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Differentielle elastische Elektronenstreuquerschnitte von Trimethylphosphat

31.01.2011

Bisherige Studien weisen darauf hin, dass die biologischen Veränderungen, die ionisierende Strahlung in lebenden Zellen hervorruft, in erster Linie auf so genannte Cluster von Einzelschäden in DNA-Segmenten zurückzuführen sind. Die biologische Wirksamkeit ionisierender Strahlung wird daher stark von der Spurstruktur geladener Teilchen im Längenbereich des Durchmessers der DNA-Stränge (etwa 2 nm) beeinflusst. Zur Berechnung solcher Spurstruktur werden die Wechselwirkungsquerschnitte zwischen DNA-Bausteinen und Elektronen, die als Sekundärteilchen beim Durchgang ionisierender Strahlung in Zellen freigesetzt werden und für einen großen Teil der Strahlenschäden verantwortlich sind, benötigt. Diese Bausteine der DNA sind zum einen die vier Nukleinbasen, die zur Codierung der genetischen Information dienen, und zum anderen die Deoxyribose nebst einer Phosphatgruppe, die in abwechselnder Folge das Rückrat der DNA-Stränge bilden.

Nach der experimentellen Bestimmung der totalen, differentiellen elastischen und doppelt differentiellen unelastischen Elektronenstreuquerschnitte von Tetrahydrofuran, das eine ähnliche Struktur wie die Deoxyribose besitzt, wurden nun die differentiellen elastischen Elektronenstreuquerschnitte von Trimethylphosphat, das als Modellmolekül für die Phosphatgruppe im DNA-Strang dient, gemessen.

Die Messung erfolgte für Elektronen mit kinetischer Energie T zwischen 20 eV und 1000 eV und für Streuwinkel zwischen 5° und 135°. Ferner wurden die elastischen Streuquerschnitte mit Hilfe von "modified-independent-atom model" [1] für Energien oberhalb von 60 eV und für Streuwinkeln zwischen 0° und 180° berechnet. Der Vergleich der experimentellen Daten mit theoretischen Werten zeigt eine gute Übereinstimmung für Elektronenenergien über 100 eV. Als ein Beispiel zeigt die Abbildung die differentiellen elastischen Elektronenstreuquerschnitte von Trimethylphosphat für T = 100 eV und T = 800 eV als Funktion des Streuwinkels.

Abbildung : Experimentelle differentielle elastische Elektronenstreuquerschnitte () von Trimethylphosphat für T = 100 eV und T = 800 eV und im Vergleich zu theoretischen Werten (-), die mit Hilfe von "modified-independent-atom model" [1] berechnet wurden.

Literatur:

  1. A. Jain and S. S. Tayal, J. Phys. B: At. Mol. Phys. 15, L867 (1982)